基于GF-1號的城市綠地信息提取

楊洵 王哲 李紅芳 王琪雯

基于GF-1號的城市綠地信息提取

楊洵 王哲 李紅芳 王琪雯

城市綠地是指城市中覆蓋有自然或人為植被的地方,它對都市的外觀風貌、生態環境、旅游業發展起著至關重要的作用,同時還是權衡城市現代化水平的重要標志。本文采用GF-1號遙感影像為數據源,利用ENVI處理軟件對呼和浩特的城市綠地信息進行提取，并對提取結果進行有效性評價。評價結果表明, 面向對象植被指數法提取綠地信息精度較高,這對揭示呼市綠色空間的動態變化有重要意義。

城市綠地是城市生態系統主要自然要素之一，城市綠地的生態效應起著凈化城市的作用，使城市環境得到綜合整治，從而達到環境質量舒適的要求。遙感技術作為一種綜合監測技術，其不僅可以揭示城市綠色空間的動態變化，還能為城市綠地系統規劃貢獻力量。

本文以GF-1號遙感影像為數據源,利用ENVI處理軟件面向對象的分類方法對呼和浩特市的城市綠地信息進行提取，并對提取結果的有效性進行評價，以便快速、準確地辨識綠地植被分布類型、結構以及面積，為城市的規劃與建設提供參考依據，對地理國情的普查亦具有十分重要的意義。

圖1 遙感初始影像

圖2 預處理后遙感影像

研究區概況及數據來源

本文選取呼和浩特作為研究區域，區域經緯度為E： 110°46′-112°10′，N：40°51′-41°8′，屬大陸性干旱氣候，晝夜溫差較大，年均降水量約400毫米，冬季漫長嚴寒，夏季短暫炎熱，該區屬典型侵蝕構造地形，地貌類型較復雜。

本文反演數據來源于GF-1號空間分辨率為 16m 的多光譜遙感影像，因其比較適合夏季反演，故獲取時間為2016 年 08 月28 日。

遙感影像數據預處理與特征提取

由于初始影像在成像過程中或多或少存在一定的失真與畸變，為了獲得較為準確的解譯結果，必須對初始影像進行預處理。主要包括：輻射定標，圖像裁剪、圖像鑲嵌、大氣校正等處理。

一般來說，地表的各種地物類型與遙感影像的各種特征有關系，因此，選取合適影像特征及其組合同時參與遙感影像分類，就可以達到分類目的。

在影像分類時，添加輔助特征對遙感圖像計算機自動分類精度的提高顯得十分重要，本文結合呼和浩特市的圖像特點以及前人的工作經驗，選擇和提取了NDVI。

城市綠地信息提取及精度評價

植被指數法綠地提取

植被指數法是通過分析目標地物影像特征，選取典型特征構建特征空間，再結合先驗知識，對研究區影像進行目視判讀，定義目標地物類別，從而執行分類。（圖3）

圖3 植被指數法綠地提取結果

圖4 決策樹分類算法綠地提取結果

決策樹分類算法綠地提取

基于專家知識獲取規則，然后制定決策樹、執行決策從而獲得遙感分類。

精度分析與評價

通過野外驗證以及呼和浩特市二類調查數據，精確地在遙感圖像上選取各類地表真實靶區，建立混淆矩陣，計算各統計量，并進行統計分析，計算得出兩種分類方法的Kappa 系數、總體精度等相關指標（表1），結果表明植被指數法總體精度為 86.36%，Kappa 系數為 0. 83，高于決策樹分類算法，故采用植被指數法能提取到符合實際的城市綠地信息。

表1 分類精度統計表

結語

本文主要研究基于面向對象的遙感影像分類方法在城市綠地信息提取方面的應用,通過植被指數法與決策樹分類兩種方法對呼和浩特城市綠地信息進行提取,結果表明采用面向對象植被指數法提取的綠地信息精度更高一些，這對以后的綠地信息提取工作具有重要的指導意義和實用價值，同時也為城市的綠地規劃與建設提供了參考依據。

（作者單位：內蒙古農業大學 水利與土木建筑工程學院）